книги / Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов

достаточно высокая воспроизводимость и надежность получа­ емых результатов.

Растяжение кольцевых образцов можно осуществлять жест­ кими полудисками, эластичным кольцом, гидростатическим давлением (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Схемы нагружения кольцевых образцов при испытаниях на растяжение:

а —жесткими полудисками; б —эластичным коль­ цом; в —гидростатическим давлением

Метод растяжения полудисками используют для определе­ ния прочности и модуля упругости в окружном направлении и прочности при сдвиге. ГОСТ 25603—82 предусматривает ис­ пытания колец с внутренним диаметром 150,1 +0,1 мм, толщи­

При определении прочности образец с заданной скоростью нагружают до разрушения, фиксируют разрушающую нагрузку и определяют разрушающее напряжение:

6= - ^ - к

Р2ВИ изг ’

где Рр — разрушающая нагрузка; В - ширина кольцевого об­ разца; к — толщина кольцевого образца; ктт —коэффициент, учитывающий влияние изгибающих напряжений при растяже­ нии.

Прочность кольцевого образца, определяемая в зависимос­ ти от толщины образца и типа применяемого КМ, несколько занижена, так как при растяжении около разъемов полудисков образуется зазор, и на этом участке образец изгибается, что

приводит к его преждевременному разрушению. С целью по­ лучения достоверных значений прочности вводят коэффициент ¿изг= 1,01... 1,05, зависящий от относительной толщины образ­ ца.

Модуль упругости при испытании кольцевых образцов рас­ считывают, используя следующую формулу:

где О — средний диаметр образца; А11 — изменение расстояния между полудисками при увеличении нагрузки на АР.

Кроме того, модуль упругости можно определить через от­ носительную деформацию образца, измеренную непосредст­ венно в процессе испытания:

РI

2ВИ г 9

где Р - приложенная нагрузка; г — относительная деформация. Относительную деформацию в этом случае определяют с помощью тензодатчиков, наклеенных на поверхность образца. Чтобы исключить влияние эффектов, связанных с изгибом кольца в месте разъема жестких полудисков*, используют мето­ ды создания равномерного давления на кольцевой образец. К ним, например, относятся методы нагружения эластичным кольцом, когда давление на образец создается сжатием рези­ нового кольца в замкнутом пространстве, или гидростатически, когда давление создается упругим вкладышем — подушкой, в которую подается давление. Недостатки этих методов: необхо­ димость специального оборудования и тщательной обработки

внутренней поверхности испытуемого образца.

Сжатие кольцевых образцов осуществляют наружным дав­ лением, которое создают жесткими полудисками, эластичным кольцом, гидростатическим давлением, металлической лентой (рис. 5.11).

При испытаниях кольцевых образцов на сжатие прочность и модуль упругости подсчитывают в соответствии с формулами, используемыми при обработке результатов испытаний кольце­ вого образца на растяжение.

Рис. 5.11. Схема нагружения кольцевых образцов при испытаниях на сжатие: а - жесткими полудисками; б — эластичным кольцом; в - гидростатическим давлением; г — металлической лентой

Испытания трубчатых образцов внутренним давлением

При испытаниях трубчатых образцов определяют механи­ ческие характеристики намоточного материала с различными способами укладки арматуры. По сравнению с ранее рассмот­ ренными образцами простой формы трубчатые образцы дают возможность с большей степенью приближения оценить харак­ теристики КМ при различных видах нагружения. Трубчатые образцы могут быть нагружены внутренним давлением, осевым растяжением и сжатием, кручением.

При испытаниях трубчатых моделей внутренним давлением могут быть определены модуль упругости в кольцевом направ­

лении £5, коэффициент Пуассона р, предел прочности а 2 и

предельная деформация е2, а также характер изменения этих

параметров в процессе нагружения.

Сущность методики состоит в измерении внутреннего дав­ ления и деформаций в кольцевом (е2) и осевом (б[) направле­

ниях. По измеренным значениям определяют перечисленные выше упругие характеристики и строят диаграммы деформиро­ вания. Трубчатый образец для испытаний на внутреннее дав­

ление представлен на рис. 5.12. Рекомендуемую форму и размер образца выбирают из условия создания в расчетной части одно­ родного напряженно-деформированного состояния. Соотно­ шение определяющих размеров должно быть 1/й < 3, где / — длина рабочей части; (I — внутренний диаметр.

Возможность механической обработки образца в рабочей части обусловлена типом мате­ риала, его структурой, свойст­ вами композитов и др. Для не­ которых типов материалов ме­ ханическая обработка может привести к перерезанию на­ полнителя, что влияет на до­ стоверность определяющих ха­ рактеристик. Геометрические параметры измеряют в центре рабочей части не менее чем в пяти точках, равномерно рас­ положенных на окружности. Для измерения деформаций в центральном сечении образца на диаметрально противопо­ ложных участках наклеивают тензорезисторы в осевом и кольцевом направлениях.

Выбор типа тензорезисторов определяется уровнем измеряемых деформаций. Наклейку, подготовку поверхности, выбор типа тензорезисторов, режимов термообработки и сушки осущест­ вляют в соответствии с требованиями ОСТ 92-4236—77 “Тен­ зорезисторы. Технические требования к установке на поверх­ ности изделий” Данный стандарт распространяется на прово­ лочные и фольговые тензорезисторы. В частности, перед на­ клейкой тензорезисторов необходимо, согласно рабочим чер­ тежам, разметить места их установки. Размер зоны под тензорезистор должен на 5...30 мм превышать габаритные размеры тензорезистора. При этом на поверхности под тензорезистором разметочные линии не проводят. Поверхность изделия, изго­ товленного из КМ, необходимо очистить от шпатлевки, краски,

резистора относительно осей разметки на изделии. Они не должны превышать соответственно ±1 мм и ±2°. Также необ­ ходимо проверить, целостна ли электрическая цепь и нет ли короткого замыкания. Если обнаружены дефекты, необходимо удалить тензорезистор и на его место установить новый.

При проведении испытаний в условиях повышенной влаж­ ности необходимо на тензорезистор нанести влагозащитное покрытие (например, консистентную смазку, воскоканифоль­ ную замазку, клей БФ-2, эпоксидный компаунд ЭД-20 и др.).

Испытание трубчатых образцов внутренним давлением про­ водят с использованием гидростанции с регулируемой произ­ водительностью расхода рабочей жидкости (масло, вода) и спе­ циального устройства, одна из разновидностей которого пред­ ставлена на рис. 5.13. В приспособление входит сердечник 3 с

ностью воспринимается сердеч­ ником и в испытуемом образце

реализуется одноосное растяжение —кольцевые напряжения сг2

Схема испытаний и подсоединение тензорезисторов на об­ разце показаны на рис. 5.14. Тензорезисторы подключают к

где qpaзp — внутреннее давление при разрушении образца; /*2 -

где к = —г г --------цена деления регистрирующего прибора,

Ко П

%/мм (здесь А Я - приращение сопротивления активного плеча моста; Я — сопротивление тензорезистора; ^ = 2 — тензочувствительность тензорезистора; п —показания регистрирующего прибора при разбалансе на 1 Ом); А — текущее значение показания прибора.

3. Модуль упругости, согласно закону Гука, определяют в виде

Дст£

Де2

4.Коэффициент Пуассона находят как абсолютное значе­ ние отношения приращения осевой деформации к соответст­ вующему приращению кольцевой деформации в упругой об­ ласти на диаграмме растяжения:

°2 = /( б2>;

А8,

^21 = Де2

Испытания трубчатых моделей на растяжение и сжатие

При проведении испытаний на растяжение (сжатие) опре­ деляют осевой модуль упругости, коэффициент Пуассона ц12,

предельные прочностные характеристики а | , а^, предельные

деформационные характеристики е{, е[, и строят диаграммы